Способ азотирования деталей Советский патент 1992 года по МПК C23C8/26 C21D1/78 

Изобретение относится к химико-термической обработки и может быть использовано для азотирования деталей преимущественно из наследственно-мелкозернистых сталей, работающих в условиях высоких контактных и изгибных нагрузок, в частности зубчатых колес редукторов.

Известен способ низкотемпературного азотирования (ниже0 температуры фазовых превращений 600 С) деталей, заключающийся в индукционном нагреве с одновременной подачей азота или углеродсодержащих газов. Однако получающиеся азотированные или цианированные слои настолько малы, что использование способа не повышает долговечность и выносливость деталей по сравнению с обычным газовым азотированием.

Известно сочетание химико-термической обработки и нагрева токами высокой частоты, при котором закалку ШЧ используют после цианирования. Однако, в данном способе, во-первых, закалка ТВЧ применяется после химико-термической обработки, во-вторых, закалка ТВЧ непосредственноформируетсвойствацианированного слоя за счет создания мар- тенситной структуры, что ведет к значительным объемным деформациям и не соответствует механизму формирования свойств азотированного слоя при низкотемпературном азотировании.

Наиболее близким к изобретению является способ азотирования деталей из легированных сталей, заключающийся в объемной закалке, поверхностной закалке токами высокой частоты, высоком отпуске, механической обработке и азотировании на глубину не более глубины поверхностного закаленного слоя. Недостатком данного способа азотирования является образование неравномерности структуры и механических свойств между зоной подвергшейся поверхностной закалке ТВЧ и сердцевиной детали. Указанная неравномерность образуется в результате поверхностной закалки ТВЧ, так как существует градиент температур: от температуры закалки на поверхности детали до комнатной температуры в сердцевине.

Цель изобретения - повышение долговечности и выносливости азотированных деталей.

Поставленная цель достигается тем, что приводят поверхностную закалку токами высокой частоты и получают в закаленной

ё

VI

VI

О

fc

ел

области мелкое зерно 11-12 балла. После поверхностной закалки ТВЧ проводят объемную закалку и высокий отпуск, что приводит к устранению неравномерности структуры и механических свойств по всему сечению детали. При этом сохраняется размер зерна у наследственно-мелкозернистых сталей, полученный ранее при поверхностной закалке ТВЧ, за счет явления структурной наследственности. Выпол- нение поверхностной закалки ТВЧ перед объег ной зэкалкой позволяет устранить неравномерность структуры по сечению детали и повысить выносливость и долговечность азотированием детали.

Способ выполняется следующим образом

По предлагаемой технологии обрабатываются цилиндрические зубчатые колеса модулем 4 мм, шириной венца 10 мм, чис- лом зубьев 35, коэффициентом коррекции О, с припуском 0,3 мм на сторону зуба под чистовую механическую обработку, изготовленные из малоуглеродистой наследственно-мелкозернистой низколегированной стали 10ХЗГ2МЮФТ.

Колеса проходят поверхностную закалку ТВЧ на установке ЛГ1-67, объемную закалку и высокий отпуск в печи ПН-35. После этого колеса подвергают чистовой механи- ческой обработке и газовому азотированию в печи США-6.5.22.10/6. Зубчатые колеса подвергают поверхностной закалке ТВЧ по контуру зуба по режиму: время нагрева 8+1 с; температура закалки 850...930 С; среда охлаждения - масло. Настройка генератора ЛП-67: анодное напряжение 9,0 кВ; анодный ток 3,0 А; напряжение контура 4,5 кВ;

сеточный ток 0,6 А. Глубина закаленного слоя ТВЧ составляет 1,2-1,4 мм.

После этого зубчатые колеса подвергают объемной закалке с температуры 850°С в масло и высокому отпуску при температуре 600 С в течение 2 ч. После чистовой механической обработки колеса подвергают газовому азотированию по режиму: температура азотирования 550 С; время азотирования 50 ч; степень диссоциации аммиака 40-55%.

Колеса, обработанные по предлагаемой технологии имеют глубину азотированного слоя 0,65 мм. Под азотированным слоем колеса имеют одинаковую твердость 1-ШСэ 37. Зубчатые колеса из стали 10ХЗГ2МЮФТ, обработанные по технологии прототипа и предлагаемой технологии азотирования были испытаны на изгибную прочность. Предел изгибной выносливости колес, обработанных по известной технологии 432 МПа по предлагаемой технологии - 620 МПа,

Формула изобретения

Способ азотирования деталей преимущественно из наследственно-мелкозернистых сталей, включающий объемную закалку, поверхностную закалку токами высокой частоты, высокий отпуск, механическую обработку и азотирование на глубину не более глубины поверхностного закаленного слоя, отличающийся тем, что, с целью повышения выносливости и долговечности деталей путем устранения неравномерности структуры и механических свойств при сохранении мелкого зерна, поверхностную закалку токами высокой частоты проводят перед объемной закалкой.

Сущность изобретения: детали из наследственно-мелкозернистых сталей подвергают закалке токами высокой частоты, объемной закалке, высокому отпуску, механической обработке и азотированию на глубину не более глубины поверхностного закаленного слоя.